CH641914A5

CH641914A5 - Mehrzelliger bleiakkumulator.

Info

Publication number: CH641914A5
Application number: CH669778A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Dr Golz
Original assignee: Varta Batterie
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DK150869C; AR215949A1; NL7807418A; ATA425778A; DE2737837B2; FR2408918A1; IT1113094B; NL178109C; FI71633C; GB2002949A; SE7808102L; DK150869B; AT363531B; NO782386L; SE442565B; TR21181A; BE869893A; DE2737837C3; FI71633B; GR64038B

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrzelligen Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten angeordneten Elektrodenblök-ken. Insbesondere betrifft die Erfindung einen für den Fahrzeugeinbau, z.B. als Starterbatterie, bestimmten Akkumulator.

In der Akkumulatorentechnik sind die meisten Neuerungen vorzugsweise dem eigentlichen Produkt zugute gekommen. So konten beispielsweise in jüngster Zeit durch die Entwicklung der wartungsarmen Bleibatterie oder durch die Einführung des leichten Kunststoffgehäuses für Starterbatterien anstelle des früher üblichen Hartgummibehälters beträchtliche produktbezogene Fortschritte und Qualitätsverbesserungen erzielt werden.

Dagegen wird der Fertigungsprozess noch immer weitgehend von den überkommenen Arbeitsschritten wie Gittergies-sen, Pastieren, Formieren, Zusammenstellen und Einbau der Plattenblöcke etc. bestimmt. Trotz maschineller Hilfseinrichtungen müssen viele Arbeitsgänge noch von Hand und sogar an Einzelelektroden vorgenommen werden, so dass der Arbeitsablauf insgesamt ein diskontinuierlicher geblieben ist, der einem höheren Produktionsausstoss Grenzen setzt.

Rationellere Arbeitstechniken haben nur bei den sogenannten Kleinakkumulatoren Eingang gefunden, die ohnehin eher für eine Massenfertigung prädestiniert sind. Dazu gehört die vielfach angewandte Bestückung von sowohl alkalischen Kleinakkumulatoren als auch Klein-Bleizellen mit Wickelelektrodensätzen. Bei diesen werden ein positives und ein negatives Elektrodenband unter Zwischenlage eines Separators zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt und in den Zellenbehälter eingebracht. Die Ränder der Elektroden sind mit Kontaktanschlüssen zur Durchführung durch den Behälter versehen. Wegen der Kompliziertheit der Kontaktdurchführungen werden derartige Wickelelektrodensätze im allgemeinen nur für einzellige Akkumulatoren verwendet.

Auch bei den Elektrodenplatten ist ein deutlicher Trend zur Ablösung der schweren Masseträger, d.h. der gegossenen Bleigitter, durch leichtere Gerüststrukturen wie Streckmetalle nicht zu übersehen. Streckmetalle können überdies als Endlosband gefertigt werden.

Auf Streckmetallbasis gefertigte Elektrodenplatten allein, die zu Stapeln gepackt in konventioneller Weise in die nach oben geöffneten Blockkästen eingesetzt werden, wobei die Kästen wie üblich zu verdeckein sind, bedeuten für einen zügigen Arbeitsfluss noch keinen durchgreifenden Fortschritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator verfügbar zu machen, der einer rationellen Massenfertigung besser als bisher gerecht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, das Herstellungsverfahren eines solchen Akkumulators anzugeben.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Blockkasten-Verschluss von einer Seitenwand gebildet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge-mässen Akkumulators besteht jeder zu einer Zelle gehörende Plattenblock aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden mit zwischenliegendem bandförmigem Separator. Sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch der äussere elektrische Anschluss erfolgt durch grossflächig über die Zellentrennwände bzw. die Behälterwände geführte Bereiche eines der beiden Elektrodenträgergerüste. Diese Bereiche liegen zugleich in der Verschlussebene des Blockkastens, der durch eine Seitenwand mit Hilfe des Spiegelschweissens flüssigkeitsdicht verschlossen wird.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung neben dem erfmdungsgemässen Verfahren zu seiner Herstellung durch die Figur näher erläutert.

Sie zeigt schematisch einen auf der Seite liegenden zweizeiligen Akkumulator-Blockkasten (1) mit einem Elektrodensatz, der aus der Bandelektrode (12), der Bandelektrode (13)

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und dem zwischengelegten Separatorband (4) mit Rippen oder Stegen (5) besteht. Diese sind zickzackartig zu Paketen gefaltet und werden paketweise von der Seite in die Akkumulatorenzellen eingeschoben. Die Faltkanten (6) der Elektrodenpakete stehen zur Auflagefläche des Akkumulators senkrecht, so dass Gasblasen zwischen den Elektroden ungehindert aufsteigen können.

Sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch die Aussenableitung erfolgt durch grossflächig über die Zellentrennwand (7) bzw. die Stirnwände (8) des Blockkastens geführte Bereiche (9) des Elektrodenträgergerüstes jeweils einer Bandelektrode. In der Figur werden beispielsweise die Aussenableitungen (16) und (17) vom Elektrodenträgergerüst (2) der Bandelektrode (12) gebildet, während die Verbindung zwischen den Zellen durch das Elektrodenträgergerüst (3) der Bandelektrode (13) hergestellt ist.

Es kann aber auch das jeweilige Elektrodenband am Ende über einen Bleistift gewickelt und mit diesen durch z.B. Press-schweissen elektronenleitend verbunden werden. Von diesem Stift aus kann eine Poldurchführung in an sich bekannter Weise erfolgen.

Die Gegenelektrode und der Separator sind in den Übergangsbereichen zwischen den Zellen unterbrochen.

Zur Herstellung eines zickzackartig gefalteten Elektrodenpaketes für einen mehrzelligen Akkumulator wird vorzugsweise ausgegangen von als Band auf Rollen (10), (11) gewik-kelten Elektrodenträgergerüsten (2), (3), welche die Form eines üblichen Gittergerüstes aus Blei haben oder auch aus Bleistreckmetall bestehen können, wobei jedes Elektrodenbnd gegebenenfalls am Rand einen durchlaufenden Steg besitzt. In diese Elektrodenträgergerüste wird als aktives Material eine Einheitsmasse einpastiert. Dies ist vorteilhaft, weil die fertigen Bandelektroden im Batteriebetrieb von Zelle zu Zelle ihre Polarität wechseln. Die Elektrodenträgergerüste (2), (3) gehen so in die Bandelektroden (12), (13) über.

Unter Zwischenlage eines hochporösen, jedoch gegen Druck weitgehend unempfindlichen Separatorbandes (4), das sich von der Rolle (14) abwickelt, laufen die Elektrodenbänder nunmehr über der Umlenkrolle (15) zusammen und können dann gefaltet werden.

Unmittelbar vor dem Faltvorgang werden in vorgegebenen Ablängungen diejenigen Bereiche (9) aus den Bandelektroden (12), (13) und dem Separator (4) herausgeschnitten, welche nach dem Einschub in den Blockkasten über eine der Wände (7) oder (8) verlaufen würden und dort überflüssig

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sind, ausgenommen das zum Übergang über eine Trennwand jeweils benötigte Elektrodenträgergerüst.

Die Entfernung der aktiven Masse kann durch einen Ausblasvorgang, Spülvorgang oder gegebenenfalls auch schon beim Pastiervorgang durch Freilassen einer entsprechenden Stelle des Elektrodengerüstes von pastierter Masse geschehen.

Zur Fertigstellung des Akkumulators ist es dann nur noch notwendig, das Gehäuse zu verschliessen, was überraschenderweise sehr einfach dadurch geschehen kann, dass in einem an sich bekannten Spiegel-Schweissverfahren eine Seitenwand (18) aufgespiegelt wird. Durch die Wärmeeinwirkung dringt der Kunststoff sowohl der Zellentrennwand (7) und der Stirnwände (8) des Kastens als auch der entsprechenden Fortsetzungen (19) bzw. (20) in der Seitenwand (18) durch das Gerüst der Elektrode, so dass sich eine feste und flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt. Vor diesem Aufspiegeln eines Dek-kels kann es zweckmässig sein, durch einen Stempel das Elektrodengerüst auf die Trennwand aufzudrücken und gegebenenfalls bei diesem Verfahrensschritt noch eine zusätzliche Erwärmung vorzunehmen, um schon ein gewisses Eindringen des Elektrodengerüstes in die Kante der Zellentrennwand (7) vor dem endgültigen Aufspiegeln des Deckels zu erreichen.

Auf der Oberseite des Blockkastens, mit der Abbildungsebene zusammenfallend, sind dann die üblichen Einfüll- und Entgasungsöffnungen angelegt.

Parallel zur Abbildungsebene liegt auch die Ebene des Elektrolytspiegels, während die Verschlussebene, durch die Spur AA bezeichnet, senkrecht zum Elektrolytspiegel steht.

Die notwendigen Endpolanschlüsse eines solchen Akkumulators können innerhalb oder ausserhalb der Zelle aus dem hervorstehenden Elektrodengerüstteil durch Zusammenpressen und beispielsweise Anschweissen eines Endpols gebildet werden.

Es leuchtet ein, dass die üblichen Verfahrensschritte Aushärtung, Formieren, Konservieren (z.B. durch Behandlung mit Borsäure) ausserhalb des Blockkastens vorgenommen werden können. Es kommt der Kontinuität des Fertigungsprozesses besonders vorteilhaft entgegen, wenn die Schritte nach Einsetzen der Elektrodenpakete in den Blockkasten in diesem selbst durchgeführt werden.

Der Vorteil des beschriebenen Akkumulators liegt darin, dass sein Herstellungsprozess einen besonders günstigen Materialfluss aufweist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

641 914 PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrzelliger Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten angeordneten Elektrodenblöcken, dadurch gekennzeichnet, dass der Blockkasten-Verschluss von einer Seitenwand (18) gebildet ist.

2. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektrodenblock aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden (12, 13) mit zwischenliegender Separation (4) besteht.

3. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenverbinder durch das grossflächig durch die Zellentrennwände geführte Elektroden trägergerüst (2, 3) nur einer der Bandelektroden (12,13) gebildet sind.

4. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführungen der Zellenverbinder in der Verschlussebene (A-A) des Blockkastens (1) liegen.

5. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgerge-rüste (2,3) aus Bändern aus Streckmetall gebildet sind.

6. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandenden der Elektrodenpakete mit stiftförmigen Bleistäben elektronenleitend verbunden sind und dass diese Stifte die Basis für die Poldurchführung bilden.

7. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren elektrischen Anschlüsse (16, 17) durch das grossflächig durch die Stirnwände (8) des Blockkastens (1) geführte Elektrodenträgerge-rüst (2, 3) jeweils nur einer der Bandelektroden (12, 13) gebildet werden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Bleiakkumulators nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenblöcke aus zickzackartig gefalteten Bandelektroden (12,13) in einen mehrzelligen Blockkasten (1) mit seitlichen Öffnungen eingesetzt werden und dass diese Seite des Blockkastens durch Aufschweissen einer Seitenwand (18) flüssigkeitsdicht verschlossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenblöcke aus gleich pastierten Elektrodenbändern (12,13) mit zwischengefügtem Separatorband (4) gefaltet werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das über die Zellentrennwand (7) und die Stirnwände (8) jeweils zu führende Elektrodenträgerge-rüst in den entsprechend abgeteilten Bereichen (9) von anhaftender Masse freigelegt wird und dass der entsprechende Parallelabschnitt der Gegenelektrode und des Separators ganz entfernt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss des Blockkastens (1) mit einer Seitenwand (18) mittels Spiegelschweissen über die Zellentrennwand (7) und die Stirnwände (8) erfolgt, in welche das freigelegte Elektrodenträgergerüst der einen Bandelektrode leicht eingesenkt ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgergerüste (2,3) mit der gleichen aktiven Masse pastiert werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenmasse in den Gittergerüsten innerhalb des Blockkastens dem Aushärtungsprozess unterworfen wird.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandelektroden (12,13) im seitenverschlossenen Blockkasten (1) formiert werden.